圆柱形消化池模态分析简化计算

为求解圆柱形消化池在有液状态下的自振频率,并找出不同储液量下消化池自振频率的变化规律,采用大型通用有限元软件ANSYS建立参数化的圆柱形消化池有限元模型,将池内液体在动力作用下产生的动液压力等效为与结构物具有相同加速度的附加质量,并通过对储液罐的对比计算证明此方法的正确性．结果表明,在有液体的状态下,液体的存在会使消化池自振频率降低,且在满池状态下,液体对低阶频率的影响大于对高阶频率的影响．因此,当圆柱形消化池储液量不超过池体容积的一半时,可近似按空池状态计算;当储液量超过池体容积的一半时,需考虑液体振动对消化池振动频率的影响,     

LNG储罐外墙模态分析

以某大型LNG(液化天然气)储罐结构为例,考虑到贮液条件下储罐与液体的相互作用与影响,即液体与结构的耦合问题,采用有限元方法对储罐结构进行了模态分析.结果表明:空罐,前三阶频率为6.376、6.376、6.468Hz,内罐贮液,前三阶频率0.102、0.102、0.137 Hz,内罐泄漏后,前三阶频率0.093、0.093、0.136 Hz,内罐贮液与内罐泄漏后储罐外罐的频率相差不大,但比空罐时的频率降低很多.说明了液体对储罐系统自振特性的影响是很大的,相当于储罐内部增加了液体的约束.     

运动罐体内液体晃动的双向流固耦合数值分析

针对部分充液运动罐体内液体晃动对罐车运输安全的问题,以带有单个防波板的运动罐体模型为基础,采用双向流固耦合方法,对运动罐车在刹车过程中罐体内液体的晃动现象进行了数值分析,研究了不同材料防波板在载液罐体内的受力情况,以及在刹车制动过程中罐体内气液两相分布状态,从而获得了采用单向耦合方法不能获得的罐体结构应力随时间的变化历程.研究结果表明:罐体端面受力随着充液比的增加而增大,当充液比为0.8时,罐体的总体受力最大;对于不同材料的防波板,当防波板变形较小时,其对罐体端面和罐体整体受力的影响相对较小,防波板的最大剪切应力随着材料剪切模量的增大而非线性减小.     

三峡升船机上闸首的自振特性分析

导出三峡升船机上闸首闸墙、航槽和工作门上动水压力附加质量的统一算式,利用直接滤频法分别求解上闸首顺河向和横河向的自振特性,并对上闸首在空库和满库时的自振特性进行比较分析。分析结果表明：上闸首结构振动时,起决定作用的是第１阶振型;水体在动力压力作用下结构的自振频率将有所降低。     

平面图形的静矩与惯性矩关系系数研究

为研究液体危险品道路运输的液罐半挂车上下坡时,因系统的质心位置变化,导致整车性能和侧向稳定性降低引发的翻车事故问题,以斜立式圆柱罐体系统为研究对象,结果表明罐体系统的稳度仅取决于罐内液体在坡面上投影的力学性质。引入平面图形的静矩与惯性矩关系系数,可将系统稳度的立体问题简化为平面问题。当不考虑平面质量时,系数具有标度变换不变性、定轴平移不变性以及垂直轴等值性;当质量均匀分布时,系数仍具有标度变换不变性,即无论是否进行标度变换,它的静矩与惯性矩关系系数总保持不变,且与不考虑质量时相同。     

浅海人工岛在地震作用下的填土有效质量

通过模型振动试验，探讨了在水平地震荷载作用下岛内填土及工人岛高径比对人工岛有效质量的影响，为实际工程设计提供了圆柱型人工岛结构受地震荷载时的有效质量系数。介绍了动土压力的计算方法及圆柱形人工岛动土压力计算观点，并用能量法计算出人工岛模型的自振频率。     

考虑动水压力高桩承台桥梁地震反应分析

为了研究动水压力对高承台桩基桥梁地震响应的影响,通过附加质量考虑动水压力效应。桩基附加质量用Morison方程求解,承台附加质量应用速度势理论求解。最后利用Midas/Civil软件建立了千岛湖大桥有限元模型,通过有限元模型分析动水压力对高承台桩基桥梁地震反应的影响。分析结果表明:动水压力的存在会降低桥梁的自振频率;动水压力的存会使桩基地震响应增大。因此,在高承台桩基桥梁的抗震设计中考虑动水压力变得十分必要。     

基于流固耦合理论的立式储液罐抗震数值分析

建立基于流固耦合理论的立式储液罐非线性数值模型,并在地震荷载作用下对其进行罐底提离机理探讨以及罐壁象足和钻石变形仿真分析。结果表明,考虑罐壁与液体、罐底与基础接触的模型是有效的,由于液体晃动产生的倾覆力矩作用使罐壁受拉侧罐底边缘倾向于脱离地基,形成罐底提离,从而导致罐壁象足变形的屈曲破坏。     

不同储液率大型储油罐的地震动响应

地震中储油罐的损伤,不仅会造成土壤的污染,也可能会引发火灾等重大次生灾害。本文针对黄土地区储油罐的动力灾变性能进行相关研究,获取不同类型地震动作用下储油罐的动力响应,获取油罐的壁板位移响应和液体晃动状态特性。结果表明:随着储液率的增大,储液罐的等效应力、壁板的速度、加速度等均有所增大,等效应力位置也有所变化;随着储液率的增大,储存液体的晃动波高逐渐增大,液体动压力也有所增大,最大动压力的位置也随着储液率的不同而有所变化。     

地震时作用于深水桥墩上的动水力及对桥墩动力响应的影响

基于势流体理论,针对一典型实体矩形截面桥墩,分析了不同水深时,动水对桥墩自振特性的影响.研究了不同水深和地震波类型等条件下,作用于桥墩上动水压力的分布规律及其合力作用点位置,并分析了动水对矩形截面桥墩在地震作用下动力响应的影响.结果表明,由于动水和结构相互作用的影响,矩形截面桥墩的自振周期、墩底弯矩及剪力的峰值会随着水深的增加而不断增大.动水使墩底弯矩和剪力分别最多增大了31%和50%,因此动水对桥墩动力反应的影响不可忽略.并且,不同类型地震波对作用于桥墩上的动水压力分布的影响也不相同.根据日本规范计算作用于矩形截面桥墩上的动水力的结果与本文的结果更为接近.     

地震力作用下刚性旋转壳储液罐液体动力反应的有限元分析

本文利用有限单元法分析了在水平地震作用下刚性旋转壳储液罐液体的动力反应。理论分析与形成有限单元公式所作的基本假设是罐内液体为理想流体以及它的流动是无旋、无源和无汇的。 上述问题只有在圆柱形罐时才有解析解。根据理论分析与本文所建立的有限元公式设计了计算机程序,用它算出的储液罐内液体晃动的固有频率与地震动力反应值与解析解相比具有很好的精确度。我们利用这一程序计算还得出:尽管Housner's法是一种近似法,它只能求出液体晃动的基频,但该法具有相当的精确度。     

桥梁动挠度数据分析及应用研究

动挠度是桥梁动载试验一项重要的检测内容,通常用来分析桥梁的冲击系数。此外,动挠度曲线还可以用来分析计算桥梁的自振频率、阻尼比以及桥梁的影响线。以某两跨一联连续钢箱梁桥为工程背景,通过对实测动挠度数据的分析,详细介绍了桥梁的冲击系数、自振频率以及影响线的分析计算方法。     

晃动分量对储罐地震响应的影响研究

基于Haroun模型,考虑罐壁液固耦联及罐体的平动和转动,将储罐体系简化为三质点体系力学模型,罐内液体质量等效为对流质量、脉冲质量和刚性质量,通过时程分析法计算储罐的地震响应,并与不考虑液体晃动分量影响的两质点体系的地震响应进行对比,分析晃动质量对储罐抗震的影响。以系列储罐为例,分析两种体系不同场地储罐的地震响应。结果表明：通过两质点体系模型计算的基底剪力和基底弯矩与三质点体系的计算结果相差不大,实际工程中,可以按照两质点进行计算分析;按照三质点体系模型进行计算能够得出液体的晃动波高,利于分析液体晃动对浮顶产生的影响,因此在进行储罐抗震计算时,将储罐简化为考虑液体晃动分量的三质点体系力学模型便于分析晃动效应。     

弯剪型模型下弹性贮液结构的自振特性分析

贮液结构主要用于工业企业贮存清水、污水、石油和化学液体等。为了计算这类结构的地震响应,首先必须知道结构的自振频率和相应的振型。因此,针对无液贮液结构,考虑弯曲变形和剪切变形,推导了振型和频率方程。为方便工程应用,利用MATLAB软件,得到了前三阶振型的计算图表,并对不同高度不同变形理论的自振特性进行了分析。通过数值算例表明了文中结论的正确性,从而为这类结构的自振和地震响应分析奠定了基础。     

非满载罐体液体冲击等效机械模型参数确定

为了获得指定罐体形状和充液比条件下的钟摆模型参数值,采用类比分析方法推导了钟摆摆线长度参数和液体冲击频率的关系;采用假设和类比分析相结合的方法推导了钟摆小球质量参数和液体冲击力的关系.在此基础上,借助不同仿真条件下的液体自由振荡FLUENT软件仿真结果拟合得到钟摆模型参数关于罐体形状和充液比的多项式函数.FLUENT仿真和钟摆模型数值计算获得的液体冲击力绕罐体上某点的力矩表明：本文提出的方法能够获得精确的钟摆模型参数值,模型参数的拟合值与实际值的误差均在±4%范围内.     

液罐车精确动力学建模及其侧倾稳定性

建立了常见罐体内液体侧向晃动的等效椭圆规钟摆模型,推导了罐体非惯性参照系下的钟摆动力学方程,并通过整车受力分析构建了液罐车精确动力学模型.基于此,在TruckSim中搭建了液罐车模型,研究其动力学响应特性.研究发现:与普通载货汽车相比,液罐车在侧向稳定性上有轻微的过多转向特性,其转弯半径下降约3%～7%;在侧倾稳定性上,罐车横向载荷转移率显著提高,充液比小于0.7时其临界稳定车速下降30%以上.参与冲击的液体质量占整车总质量的比值是影响罐车侧倾稳定性的关键因素,该值主要由充液比和罐体形状决定.罐车应尽量避免充液比0.4～0.7的情况,此时车辆的侧倾稳定性最差;当绝大多数情况下货物充液比不低于0.8时,车辆应装配长短轴之比较大的椭圆柱罐体,其他情况下应装配圆柱罐体.液体黏度主要对车辆的瞬态响应产生影响.液体黏度的提高能显著降低车辆稳态响应时间和超调量,且罐体长短轴之比越大,效果越显著.     

考虑土拱效应平移挡土墙地震主动土压力分布

基于Mononobe-Okabe理论,考虑土拱效应并假设土拱形状为圆弧形,通过对墙后土体的应力分析推导出在地震作用下土拱形状的曲线方程、侧土压力系数以及水平微分土层间平均剪应力与平均竖向应力二者关系的理论公式.采用水平层分析法推导出平移模式下挡土墙地震主动土压力分布、土压力合力以及合力作用点高度的理论公式,并与Mononobe-Okabe理论、前人方法以及试验数据进行对比分析.结果表明:随着地震系数的增大,土拱形状由下凹圆弧变为下凸圆弧,侧土压力系数也呈现增大趋势;计算出的地震土压力合力与Mononobe-Okabe理论计算值相等,但其分布为非线性分布;与现有理论相比,合力作用点高度与试验结果比较吻合.     

液体晃荡压力分布规律OpenFOAM模拟研究

利用振动台试验数据对基于开源程序OpenFOAM建立的液体晃荡模型进行了验证．利用验证后的数值模型研究了液体深度与液舱长度比为0.15和0.33两种工况下,矩形液舱在不同频率下的液体晃荡压力分布规律．冲击压力最大值及其均方差对频率的响应曲线显示液体深度与液舱长度比为0.33时比0.15时更容易发生剧烈的晃荡现象．不同液体深度的晃荡冲击压力对频率的响应曲线呈现不同的规律：对浅水晃荡来说,压力最大值随着频率的增大先缓慢增大后快速减小;对有限水深晃荡来说,压力最大值随着频率的增大先快速增大后缓慢减小．晃荡压力沿舱壁的垂向分布规律表明最大冲击压力位于自由液面稍上处,并且位于最大冲击压力位置之下的压力沿舱壁的分布规律均可以拟合为二次多项式形式．     

某天气雷达站塔楼结构时程分析

运用通用有限元程序ANSYS对某天气雷达站塔楼结构进行了自振特性分析及地震载荷作用下的时程分析,通过计算得出了雷达站塔楼的前20阶频率、振型,并进一步计算了在地震作用下时程分析的位移及内力,结果表明该结构具有很大的抗侧刚度,且沿高度分布均匀,自振频率满足结构使用要求,验证了结构设计的可靠性,为结构设计提供了可靠的参考数据．     

浮头式气液混合装置的设计

针对市售气液混合添加装置压力不稳定问题,设计了浮头式气液混合装置。该装置采用浮头式添加方法,在不需外力驱动下实现液体平稳自动添加,压力根据添加的实际情况进行调节。该装置主要有储液罐、加液罐和混合罐,储液罐里设有轻质伸缩管和浮头。在一定压力下,可利用精细雾化喷头对液体添加剂进行雾化,从而更好地与天然气进行混合,实现添加剂的平稳均匀添加。该装置可应用于天然气焊接、切割作业,有利于提高作业质量,大幅降低作业成本和安全成本。